本文以长江中游荆江河段为研究对象,通过分析三峡运行前后荆江河段及上、下边界沿程控制水文站的来水来沙数据,总结三峡工程蓄水运用后的新水沙特性;在实测河床演变分析的基础上,基于平面二维水沙数学模型研究了新水沙条件下荆江河段河床演变规律及演变趋势预测;充分研究了蓄水过程中不同类型整治建筑物的适应性,着重探讨了守护型工程实现航道治理目标的内在机理,研究了多因素作用下的丁坝水毁情况;在上述理论研究的基础上,提出荆江河段航道系统整治的原则。全文主要研究了以下几个方面的问题:(1)通过分析宜昌、枝城、沙市、监利、汉口各站水沙实测资料,揭示了三峡工程蓄水运用后荆江河段的新水沙特性。三峡水库的运行调平了流量过程,使得枯水期缩短,中水期延长;三峡水库开始运用后,各站年输沙量大幅度减少,几乎可以认为清水下泄;坝下游各水文站自上而下年输沙量逐渐增加,出库“清水”从沿程河床获取泥沙后不饱和度降低,输沙量得到一定程度恢复。(2)在分析新水沙条件下长江中游荆江河段演变规律及航道条件变化的基础上,揭示了水沙变化与河床演变之间的关系。在此基础上,总结归纳沙卵石河段、沙质顺直型、弯曲型、分汊型(包括顺直分汊型、弯曲分汊型)浅滩河段的演变特点。(3)考虑上下游河段关联性,基于数学模型计算对枝江~江口、周天、藕石碾、窑监浅滩河段演变趋势做出预测,在此基础上,总结归纳新水沙条件下不同类型浅滩河段的演变趋势。(4)针对三峡蓄水过程中的碍航河段,进行蓄水过程的适应性分析,分别模拟守护型工程(工程较弱)和调整型工程(工程较强)对于汛后蓄水过程的适应性及工程效果。守护型工程对航道改善有一定效果,但要彻底提高对三峡水库汛后蓄水过程较为敏感河段的航道条件,需要采用一定的调整型工程。(5)运用河流动力学理论,推求出整治水位下河槽在冲刷前、后航深变化值的表达式,从理论上探讨守护型控导工程实现航道治理目标的内在机理,并以长江中游荆江藕池口水道和太平口河段为例,计算了这两个河段守护关键可动洲滩后航深的变化过程,进一步验证了守护型控导工程实现航道改善的内在机理。(6)建立了基于非结构化网格求解三维自由表面流动的非静压数值模型,对两种常见的丁坝结构型式在不同工况下的水流结构及压强分布进行精细模拟。结果表明:水流结构及压力分布特性都表明丁坝的坝头和坝根是容易产生水毁的主要部位;下挑丁坝结构在防水毁方面要略优于正挑丁坝。(7)在上述工作基础上,结合对已实施航道整治工程整治原则的总结,提出荆江河段系统整治原则;上、下荆江具体整治原则;不同类型浅滩整治原则及不同类型整治建筑物的选取原则。